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摘 要

本文利用实验室自制 VS-2 等催化剂催化 H₂O₂ 氧化 2-氯吡啶合成 2-氯吡啶-N-氧化物。研究了不同条件下催化效果。在确定的催化剂下比较 H₂O₂ 与 2－氯吡啶比例、VS-2 用量、溶剂、时间、温度对该反应的影响。实验得出：以 VS-2为催化剂、VS-2 用量为0.05 g、H₂O₂ 与 2－氯吡啶比例为1:1.5、在60℃下反应2 h，转化率可达98.2%，2-氯吡啶氮氧化物产率为98.2% 。

关键词：2-氯吡啶，H₂O₂,VS－2，催化氧化

Abstract: The conditions of preparing 2-chloropyridine-N-oxide from 2-chloropyridine by oxidation of 2-chloropyridine with hydrogen peroxide catalyzed by VS-2 and other catalysts prepared by the laboratory were studied, and the catalytic effects of different catalysts were compared. The influences of the ratio of H₂O₂ to 2-chloropyridine, catalyst dosage, solvent, time, temperature were compared under the condition of determining the catalyst. The results show: VS-2 as catalyst, 0.05 g catalyst dosage, H₂O₂ and 2-chloropyridine ratio is 1 : 1.5, 2 h at 60℃ temperature, 2-chloropyridine conversion rate reached 98.2%. The yield of 2-chloropyridine-N-oxide is 98.2%.

Key Words: 2-chloropyridine, H₂O₂, VS－2, catalytic oxidation

目 录

1 前言： 3

2 实验部分 3

2.1 仪器和试剂 3

2.2 液相色谱条件 3

3 结果与讨论 4

3.1 VS-2的表征 4

3.1.1 VS-2 的 XRD 谱图 4

3.3.2 VS-2 的吸脱附曲线和孔体积 5

3.1.3 VS-2 的扫描电镜 6

3.1.4 VS-2 的红外光谱 6

3.1.5 VS-2 的紫外光谱 7

3.2 2-氯吡啶催化性能试验 8

3.2.1 催化剂种类对转化率的影响 8

3.2.2 物料比对转化率的影响 9

3.2.3 催化剂用量对转化率的影响 10

3.2.4 时间对转化率的影响 10

3.2.5 溶剂对转化率的影响 11

3.2.6 反应温度对转化率的影响 12

结 论 13

参 考 文 献 14

致 谢 15

1 前言：

吡啶-N-氧化物及其衍生物是许多有机合成的中间体。这类化合物在取代反应中与没有被氧化过的吡啶类化合物有着明显的差异^[1]。有很多的吡啶类-N-氧化物的衍生物其本身就是染料、催化剂或是防腐剂等^[2]。因此，对于探索吡啶类-N-氧化物的合成具有非常重大的意义。

合成 2-氯吡啶-N-氧化物的方法很多，通常分为催化氧化法和直接氧化法。由于在直接氧化法中，H₂O₂ 用量较多，不能充分利用^[3]。因此，采用直接氧化的方法来合成 2-氯吡啶氮氧化物是没有任何实际的生产意义价值的。而在催化氧化法中，最主要的是能够筛选出优质的催化剂。如今，由于催化合成技术不断发展，更多地学者选择致力于钻研改进过氧化物催化氧化法以及筛选优质的催化剂。比如，可以加入一些金属及其化合物等，以用来达到增强氧化剂的活性、优化氧化的条件和提高氧化反应的产率的目的。

在本实验中以 2-氯吡啶作为原料，以30%双氧水作为氧化剂,以实验室已制备好的 VS-2 等催化剂用于催化氧化合成 2-氯吡啶-N-氧化物，该合成方法简单无污染。

2 实验部分

2.1 仪器和试剂

仪器	型号
液相色谱仪	日本 Shimadzu 公司 LC-20 AT SPD-20 A
傅里叶变换红外光谱	美国尼高力仪器公司 Nicolet 6700
紫外漫反射光谱仪	日本岛津公司 UV-3600
场发射扫描电子显微镜	美国 FEI 公司 FEI Quanta 450 FEG
X 射线衍射仪	瑞士 ARL/X’TRA X 射线衍射仪
3 Flex 三站全功能型多用吸附仪	美国 Micromeritics 仪器公司
SA 3100 比表面积及孔径分析仪	美国 BECKMAN COULTER 公司
磁力搅拌器	IKA C-MAG HS 7

2-氯吡啶（C₅H₄CIN，工业级，质量分数99%，萨恩化学技术上海有限公司）、过氧化氢水溶液（质量分数30%，上沪实验器材股份有限公司）、甲醇、无水乙醇、乙腈均是分析纯。

2.2 液相色谱条件

采用 C₁₈ 反相柱（型号：Inertsil-ODS-SP），紫外可见光检测器，波长为270 nm。流动相为V_甲醇:V_蒸馏水=70：30水溶液，流速：1.0 mL/min，进样量：5 μL。柱温：25℃。应该注意的是，在使用超声波发生器进行脱气之前，应该先把流动相摇匀，标准样品进样前过0.45 μm的滤膜过滤。

3 结果与讨论

3.1 VS-2 的表征

3.1.1 VS-2 的 XRD 谱图

以 X-射线(Cu)进行逐步扫描衍射；起始角度为1º，停止角度为60º；扫描范围为2.0º-40.0º，扫描速度是7.5º/min。下图1是 VS-2 的 XRD 谱图。

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